(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材を対向間に挟み込んで回転する第１のスクリュ及び第２のスクリュと、前記第１及び第２のスクリュが内部に配されるシリンダと、を備え、前記第１及び第２のスクリュは、軸方向における同一位置に、フライト山頂部の直径よりも小さい小径部を有する、二軸スクリュ押出機であって、
前記第１及び第２のスクリュの前記小径部を支持する支持面と、前記第１及び第２のスクリュによって搬送される樹脂材が通る流路と有するスクリュ支持部を備え、
前記第１及び第２のスクリュの径方向に関して、前記小径部と前記支持面との間隙は、前記フライト山頂部と前記シリンダの内面との間隙の大きさ以下である、ことを特徴とする二軸スクリュ押出機。
【請求項２】
前記第１及び第２のスクリュは、同一方向に回転する、請求項１に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項３】
前記スクリュ支持部は、前記第１及び第２のスクリュの軸方向に対して、複数の位置に配置されている、請求項１に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項４】
前記第１及び前記第２のスクリュは、軸方向の一部に、樹脂材を可塑化しながら混練するための混練部を有し、
前記スクリュ支持部は、前記混練部よりも樹脂材の流動方向の下流側に配置されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項５】
前記スクリュ支持部の前記支持面は、前記第１のスクリュの前記小径部を支持する第１の支持面と、前記第２のスクリュの前記小径部を支持する第２の支持面と、を含み、
前記第１の支持面と前記第２の支持面は、鉛直面に対して線対称に形成されると共に、水平面を挟んで該水平面に対して等しく傾斜された２つの傾斜面がなす角度１２０度の範囲にわたって形成されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項６】
前記スクリュ支持部は、前記第１の支持面と前記第２の支持面が、前記第１のスクリュの前記小径部と前記第２のスクリュの前記小径部との間で、連続して形成されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項７】
前記スクリュ支持部は、前記第１の支持面と前記第２の支持面が、直線状の内面を介して連続している、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項８】
前記第１及び第２のスクリュの前記小径部の外周面には、樹脂材が流れる溝が形成されている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項９】
前記溝の長手方向が、前記第１及び第２のスクリュの軸方向に対して傾斜されて形成されている、請求項８に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項１０】
前記スクリュ支持部は、前記小径部の全周の３／４を支持する前記第１の支持面及び前記第２の支持面を有し、
前記小径部の軸方向の長さの合計値をＬ、前記フライト山頂部に対向する、前記シリンダの前記内面の内径をＤとすれば、
（Ｌ／Ｄ）＞０．４６
を満たす、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二軸スクリュ押出機。
【請求項１１】
前記スクリュ支持部は、前記小径部の全周の１／２を支持する前記第１の支持面及び前記第２の支持面を有し、該第１の支持面と該第２の支持面が対向して配置され、
各前記第１及び第２のスクリュに関して、前記小径部の軸方向の長さの合計値をＬ、前記フライト山頂部に対向する、前記シリンダの前記内面の内径をＤとすれば、
（Ｌ／Ｄ）＞０．６８
を満たす、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の二軸スクリュ押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのスクリュがシリンダ内で回転される二軸スクリュ押出機に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂材によってペレットを製造するペレット製造装置が知られている。この種のペレット製造装置では、樹脂材を混練することによって、ストランド状の樹脂材をペレット加工装置に押し出するための二軸スクリュ押出機が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種の二軸スクリュ押出機としては、２つのスクリュが同一方向に回転しながら互いに接するように構成されたものがある。
【０００４】
図１４に、従来の二軸スクリュ押出機を備えるペレット製造装置の模式的な断面図を示す。図１４に示すように、ペレット製造装置１００は、樹脂材の搬送方向に沿って、二軸スクリュ押出機１０１、ダイバータバルブ１０３、ギアポンプ１０４、濾過装置１０５、ダイホルダ１０６、ダイス１０７、ペレット加工装置１０８を備えている。
【０００５】
従来の二軸スクリュ押出機１０１は、同一方向に回転しながら互いに接する第１のスクリュ１１１及び第２のスクリュ１１２と、内部に第１及び第２のスクリュ１１１、１１２が配されるシリンダ１１３と、第１及び第２のスクリュ１１１、１１２を回転駆動するためのモータ１１４及び減速機１１５と、を備えている。
【０００６】
シリンダ１１３は、樹脂材が搬送される軸方向における断面形状が等しい筒状に形成されている。シリンダ１１３は、樹脂材が供給される供給口１１３ａと、シリンダ１１３の内部のガスを排気するためのベント１１３ｂと、各スクリュ１１１、１１２によって混練された樹脂材が排出される排出口１１３ｃとを有している。
【０００７】
また、シリンダ１１３は、内部に配置された第１及び第２のスクリュ１１１、１１２を回転可能にするために、シリンダ１１３の内面と、第１及び第２のスクリュ１１１、１１２の各フライト山頂部との間には、所定の間隙が確保されている。
【０００８】
第１及び第２のスクリュ１１１、１１２は、軸方向に沿って順に、上流側搬送部１２１、混練翼を有する可塑化混練部１２２、下流側搬送部１２３が形成されている。第１及び第２のスクリュ１１１、１１２の一端部は、減速機１１５に連結されている。
【０００９】
以上のように構成されたペレット製造装置１００は、シリンダ１１３の供給口１１３ａから固体の樹脂材が供給され、樹脂材に、加熱及び冷却が可能なバレルによって熱エネルギが加えられると共に、モータ１１４及び減速機１１５によって回転さる各スクリュ１１１、１１２によってせん断エネルギが加えられる。これによって、樹脂材は、可塑化されて溶融する。溶融された樹脂材は、回転するスクリュ１１１、１１２によって排出口１１３ｃ側に向かって搬送される。
【００１０】
シリンダ１１３の排出口１１３ｃから押し出された樹脂材は、ギアポンプ１０４、濾過装置１０５、ダイホルダ１０６の順に搬送されて、ダイス１０７からストランド状に押し出される。ダイス１０７から押し出された樹脂材は、ペレット加工装置１０８のカッタによって、水中で切断されて、ペレット状に形成される。
【００１１】
一般に、従来の二軸スクリュ押出機において、回転する２つのスクリュの各フライト山頂部と、シリンダの内面との間には、一定の間隙が確保されている。
【００１２】
図１５に、従来の他の二軸スクリュ押出機が備える２つのスクリュとシリンダとの隙間を示す模式図を示す。図１５に示すように、二条スクリュを用いる場合には、スクリュ１１１、１１２の各フライト山頂部１１１ａ、１１２ａとシリンダ１１３の内面との間の間隙Δ１、Δ２が異なる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−３０９０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述した従来の二軸スクリュ押出機では、２つのスクリュの各フライト山頂部が回転しながら接することで、各フライト山頂部が接する状態に応じて、スクリュの径方向の外側に向かう外力（以下、サイドフォースと称する。）が各フライト山頂部に生じている。
【００１５】
図１６に、従来の二軸スクリュ押出機の２つのスクリュ間において、径方向の外側に向かう力が生じる状態を説明するための模式図を示す。図１６（ａ）〜（ｃ）に、反時計回りである同一方向に回転する２つのスクリュのフライト山頂部の状態の変化を順に示す。
【００１６】
図１６（ａ）に示すように、一方の第１のスクリュ１１１のフライト山頂部１１１ａと、他方の第２のスクリュ１１２のフライト山頂部１１２ａとが、２つのスクリュ１１１、１１２の軸線を通る水平面（以下、単に水平面と称する。）に対して鉛直上方の位置で接する。このとき、一方の第１のスクリュ１１１のフライト山頂部１１１ａと、他方の第２のスクリュ１１２のフライト山頂部１１２ａに生じる、矢印ａ１、ａ２方向に対するサイドフォースは最大となる。
【００１７】
なお、図１６中に示すサイドフォースは、スクリュ１１１、１１２の軸回りに生じる捻れも含んでおり、スクリュ１１１、１１２の軸方向に沿って生じる力を積算して示したものである。図１６中に示すサイドフォースは、軸方向に対する位置を考慮したものではなく、スクリュ１１１、１１２の径方向に対する向きを示している。
【００１８】
一方の第１のスクリュ１１１の回転角を基準とした場合、フライト山頂部１１１ａの長径方向が鉛直方向と平行になったときの回転角を０度とすれば、フライト山頂部１１１ａの回転角が４０度になったときに、水平面に対して鉛直上方の位置で、２つのスクリュ１１１、１１２のフライト山頂部１１１ａ、１１２ａが接する。
【００１９】
続いて、図１６（ｂ）に示すように、２つのスクリュ１１１、１１２の回転に伴って、各フライト山頂部１１１ａ、１１２ａが回転し、水平面と平行な矢印ｂ１、ｂ２方向に対するサイドフォースが発生する。
【００２０】
そして、２つのスクリュ１１１、１１２が図１６（ｂ）に示す状態から更に回転したとき、図１６（ｃ）に示すように、第１のスクリュ１１１のフライト山頂部１１１ａと、第２のスクリュ１１２のフライト山頂部１１２ａは、水平面に対して鉛直下方の位置で接する。このとき、第１のスクリュ１１１の回転角度を基準とした場合、フライト山頂部１１１ａの回転角度が１３０度になったときに、水平面に対して鉛直下方の位置で、２つのスクリュ１１１、１１２のフライト山頂部１１１ａ、１１２ａが接する。このとき、一方のフライト山頂部１１１ａと他方のフライト山頂部１１２ａに生じる、矢印ｃ１、ｃ２方向に対するサイドフォースは最大となる。
【００２１】
その後、２つのスクリュ１１１、１１２は、図１６（ｃ）に示した状態から、２つのスクリュ１１１、１１２のフライト山頂部１１１ａ、１１２ａが９０度回転することで、図１６（ａ）に示した状態と同じになる。したがって、２つのスクリュ１１１、１１２は、１回転、つまり３６０度回転する間に、各フライト山頂部１１１ａ、１１２ａに生じるサイドフォースが最大となる状態が、図１６（ａ）に示した鉛直上方の位置と、図１５（ｃ）に示した鉛直下方の位置とに交互に変化し、合計４回発生することになる。
【００２２】
以上のように、２つのスクリュ１１１、１１２のフライト山頂部１１１ａ、１１２ａに生じるサイドフォースが最大となったときに、スクリュ１１１、１１２は、サイドフォースによって、軸線に対して径方向の外側に向かってたわむことになり、スクリュ１１１、１１２にたわみが生じる。
【００２３】
スクリュ１１１、１１２にたわみが生じることで、スクリュ１１１、１１２のフライト山頂部１１１ａ、１１２ａがシリンダの内面に接触することになり、フライト山頂部１１１ａ、１１２ａが摩耗してしまう問題がある。
【００２４】
また、従来のように、減速機に一端が支持されているスクリュは、上述のサイドフォース、スクリュの自重、スクリュの回転で生じる遠心力によって、力点となる可塑化混練部よりも軸方向の下流側である、排出側の端部を大きく撓むことになる。このため、スクリュは、排出側の端部のフライト山頂部とシリンダの内面とが接触しやすくなり、スクリュのフライト山頂部が摩耗してしまう。このようにスクリュに生じる摩耗量は、力点となる可塑化混練部よりも、軸方向の下流側で大きくなる傾向にある。
【００２５】
さらに、２つのスクリュが回転しながら互いに接しない構成であっても、一般的に図１６に示した動作と同様に２つのスクリュが回転されており、シリンダ内で、２つのスクリュの対向間に挟み込まれた樹脂材によって、上述したサイドフォースと同様の力が生じている。この力は、各フライト山頂部の対向間に挟み込まれた樹脂材の量や粘度に応じて生じ、上述したサイドフォースよりも小さいが、スクリュに撓みが生じさせることになる。このため、２つのスクリュが接しない構成や、２つのスクリュのフライト山頂部が噛み合う量の大きさにかかわらずに、スクリュに撓みが生じて、フライト山頂部の摩耗を招く問題がある。
【００２６】
そして、スクリュに摩耗が生じることに伴って、隙間が大きくなることにより、樹脂材を押し出す機能の低下を招き、溶融された樹脂材が、スクリュとシリンダとの間の空間容積に充填される軸方向の長さが増えてしまう。この長さが増えることで、スクリュとシリンダとの間の空間容積に充填された樹脂材は、スクリュの回転に伴って繰り返し練り混ぜられて発熱し、劣化してしまう。さらに、上述した樹脂材が充填された長さが、ベントの位置に達するまで延びた場合には、樹脂材がベントからシリンダの外部に溢れ出してしまい、所望の製造量が得られなくなる問題もある。
【００２７】
そこで、本発明は、上記関連する技術の課題を解決することができる二軸スクリュ押出機を提供することを目的とする。本発明の目的の一例は、スクリュ支持部によってスクリュを支え、スクリュの摩耗を低減することができる二軸スクリュ押出機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上述した目的を達成するため、本発明に係る二軸スクリュ押出機は、樹脂材を対向間に挟み込んで回転する第１のスクリュ及び第２のスクリュと、第１及び第２のスクリュが内部に配されるシリンダと、を備え、第１及び第２のスクリュは、軸方向における同一位置に、フライト山頂部の直径よりも小さい小径部を有する、二軸スクリュ押出機であって、
第１及び第２のスクリュの小径部を支持する支持面と、第１及び第２のスクリュによって搬送される樹脂材が通る流路と有するスクリュ支持部を備える。第１及び第２のスクリュの径方向に関して、小径部と支持面との間隙は、フライト山頂部とシリンダの内面との間隙の大きさ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、スクリュ支持部によって第１及び第２のスクリュの各小径部が支持されることによって、第１及び第２のスクリュに生じるたわみを抑え、第１及び第２のスクリュの摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態の二軸スクリュ押出機を模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態における、第１及び第２のスクリュ支持部を示す模式図である。
【図３】実施形態における、第１及び第２のスクリュ支持部が有する第１及び第２の支持面を説明するための模式図である。
【図４】実施形態における、スクリュ支持部の他の構成例を説明するための模式図である。
【図５】実施形態における、第２のスクリュ支持部の他の構成例を示す模式図である。
【図６】実施形態における、第２のスクリュ支持部の第１及び第２の支持面の他の構成例を示す模式図である。
【図７】実施形態における、第２のスクリュ支持部の第１及び第２の支持面の更に他の構造を示す模式図である。
【図８】実施形態における、第１及び第２のスクリュの小径部を示す図である。
【図９】実施形態における、第１及び第２のスクリュの小径部の他の構成例を示す図である。
【図１０】実施形態における、第１及び第２のスクリュの小径部の更に他の構成例を示す図である。
【図１１】実施形態における、第１及び第２のスクリュの小径部の更に他の構成例を示す図である。
【図１２】実施形態の構成に関し、総（Ｌ／Ｄ）と（ＦＶ／Ａ）の比率との関係を説明するための図である。
【図１３】実施形態において、スクリュ支持部の、第１のスクリュを支持する第１の支持面、及び第２のスクリュを支持する第２の支持面を説明するための模式図である。
【図１４】従来の二軸スクリュ押出機を備えるペレット製造装置を模式的に示す断面図である。
【図１５】従来の二軸スクリュ押出機が備えるスクリュとシリンダとの隙間を示す模式図である。
【図１６】従来の二軸スクリュ押出機の２つのスクリュの間で、径方向の外側に向かう力が生じる状態を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
図１に、実施形態の二軸スクリュ押出機の模式的な断面図を示す。
【００３３】
図１に示すように、実施形態の二軸スクリュ押出機１は、同一方向に回転する第１のスクリュ１１及び第２のスクリュ１２と、第１及び第２のスクリュ１１、１２が内部に配され、樹脂材が供給されるシリンダ１３と、第１及び第２のスクリュ１１、１２を回転可能に支持する第１のスクリュ支持部１５ａ及び第２のスクリュ支持部１５ｂと、を備えている。
【００３４】
図２に、実施形態における、第１及び第２のスクリュ支持部の模式図を示す。図３に、実施形態における、第１及び第２のスクリュ支持部が有する第１及び第２の支持面を説明するための模式図を示す。
【００３５】
また、図２に示すように、第１及び第２のスクリュ支持部１５ａ，１５ｂに隣接する位置には、第１及び第２のスクリュ支持部１５ａ、１５ｂの内部を通って排出側に搬送される樹脂材の流量を調整するためのゲートプレート２７が配置されている。
【００３６】
ゲートプレート２７は、プレート支持機構１８によって、鉛直方向に対して移動可能に支持されており、プレート移動機構（不図示）によって移動されることで、スクリュ支持部１５ａ、１５ｂが有する流路の大きさを調節する。
【００３７】
第１のスクリュ１１はフライト山頂部１１ａを有しており、同様に第２のスクリュ１２はフライト山頂部１２ａを有している。図１に示すように、第１及び第２のスクリュ１１、１２の一端部は、モータ８の駆動力が伝達される減速機９に連結されている。そして、第１及び第２のスクリュ１１、１２は、モータ８及び減速機９によって同一方向に回転しながら、フライト山頂部１１ａ、１２ａが互いに接する。このとき、第１及び第２のスクリュ１１、１２は、フライト山頂部１１ａ、１２ａの対向間に樹脂材を挟み込んで回転する。
【００３８】
第１及び第２のスクリュ１１、１２は、同様に構成されており、軸方向に沿って順に、粉末状の樹脂材を搬送する上流側搬送部２１、樹脂材を可塑化して混練する混練部としての可塑化混練部２２、溶融された樹脂材を搬送する下流側搬送部２３が設けられている。
【００３９】
第１のスクリュ１１及び第２のスクリュ１２は、軸方向に対する同一位置に、フライト山頂部１１ａ、１２ａの直径よりも小さい円柱状に形成された第１の小径部１７ａを有している。また同様に、第１のスクリュ１１及び第２のスクリュ１２は、軸方向に対する同一位置に、フライト山頂部１１ａ、１２ａの直径よりも小さい円柱状に形成された第２の小径部１７ｂを有している。
【００４０】
第１及び第２の小径部１７ａ、１７ｂの外周面には、各スクリュ１１、１２のフライト山頂部１１ａ、１２ａよりも耐摩耗性が高い金属材を用いて形成されてもよく、各小径部１７ａ、１７ｂの耐久性を向上することができる。
【００４１】
シリンダ１３は、樹脂材が搬送される軸方向における断面形状が等しい筒状に形成されている。シリンダ１３は、図１に示すように、粉末状の樹脂材が供給される供給口１３ａと、シリンダ１３の内部で生じたガスを排気するためのベント１３ｂと、各スクリュ１１、１２によって混練された樹脂材が排出される排出口１３ｃとを有している。
【００４２】
また、シリンダ１３は、内部に配置された第１及び第２のスクリュ１１、１２を回転可能にするために、シリンダ１３の内面と、第１及び第２のスクリュ１１、１２との間には、所定の間隙が確保されている。
【００４３】
第１のスクリュ支持部１５ａは、可塑化混練部２２に対して樹脂材の搬送方向の下流側に、可塑化混練部２２に隣接して配置されている。第２のスクリュ支持部１５ｂは、第１のスクリュ支持部１５ａに対して樹脂材の搬送方向の下流側であって、第１及び第２のスクリュ１１、１２の排出口１３ｃ側の端部に隣接する位置に配置されている。
【００４４】
第１のスクリュ支持部１５ａは、第１のスクリュ１１の第１の小径部１７ａを回転可能に支持する第１の支持面２５ａと、第２のスクリュ１２の第１の小径部１７ａを回転可能に支持する第２の支持面２５ｂと、各スクリュ１１、１２によって搬送される樹脂材を通すための流路２５ｃと、を有している。
【００４５】
同様に、第２のスクリュ支持部１５ｂは、第１のスクリュ１１の第２の小径部１７ｂを回転可能に支持する第１の支持面２５ａと、第２のスクリュ１２の第２の小径部１７ｂを回転可能に支持する第２の支持面２５ｂと、各スクリュ１１、１２によって搬送される樹脂材を通すための流路２５ｃと、を有している。
【００４６】
また、第１のスクリュ支持部１５ａの第１の支持面２５ａと、第１のスクリュ１１の第１の小径部１７ａとの間の隙間Δ、及び第１のスクリュ支持部１５ａの第２の支持面２５
ｂと、第２のスクリュ１２の第１の小径部１７ａとの間の隙間Δは、第１のスクリュ１１
のフライト山頂部１１ａとシリンダ１３の内面との間の隙間、及び第２のスクリュ１２のフライト山頂部１２ａとシリンダ１３の内面との間の隙間の大きさ以下に設定されている。
【００４７】
また同様に、第２のスクリュ支持部１５ｂの第１の支持面２５ａと、第１のスクリュ１１の第２の小径部１７ｂとの間の隙間Δ、及び第２のスクリュ支持部１５ｂの第２の支持
面２５ｂと、第２のスクリュ１２の第２の小径部１７ｂとの間の隙間Δは、第１のスクリ
ュ１１のフライト山頂部１１ａとシリンダ１３の内面との間の隙間、及び第２のスクリュ１２のフライト山頂部１２ａとシリンダ１３の内面との間の隙間の大きさ以下に設定されている。
【００４８】
このように、第１及び第２のスクリュ支持部１５ａ、１５ｂは、各支持面２５ａ、２５ｂと、各小径部１７ａ、１７ｂとの隙間Δが小さく形成されることで、可塑化混練部２２
で発生するサイドフォースの影響によってスクリュ１１、１２が撓んだ場合であっても、スクリュ１１、１２のフライト山頂部１１ａ、１２ａが、シリンダ１３の内面に接触することが抑えられる。その結果、スクリュ１１、１２のフライト山頂部１１ａ、１２ａの摩耗を防ぎ、溶融された樹脂材を劣化させることなく、樹脂材をスムーズに押し出すことが可能になる。
【００４９】
スクリュの摩耗の指標としては、一般的に、サイドフォースをＦ（ｋｇｆ）、スクリュのフライト山頂部の周速度をＶ（ｍ／ｓ）、スクリュのフライト山頂部の面積をＡ（ｃｍ2）とすれば、（ＦＶ／Ａ）で求められる値が用いられる。
【００５０】
シリンダの内径を小さくし、及びスクリュの外径を小さくすることで、Ｖ値を小さくすることができる。また、スクリュの外径が小さくなるが、円柱状のスクリュを用いることで、シリンダの内面と接触する面積を広げることができる。このような手法により、（ＦＶ／Ａ）の値を小さくすることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、第１及び第２のスクリュ支持部を備えることで、スクリュを支持する１つのスクリュ支持部に加わる力を小さくすることができる。加えて、複数のスクリュ支持部によってスクリュの軸方向の複数の位置をそれぞれ支持することで、スクリュに生じるたわみが、各スクリュ支持部に分散され、スクリュに生じるたわみ量を小さくすることができる。
【００５２】
なお、スクリュ１１、１２の軸方向に関するスクリュ支持部の位置は、可塑化混練部２２よりも樹脂材の搬送方向の下流側に配置されることによって、比較的大きなたわみが生じる下流側が支持されるので、スクリュのたわみを抑える効果が大きい。
【００５３】
また、図３では、第１及び第２の支持面２５ａ、２５ｂは、各小径部１７ａ、１７ｂの全周の１／２の範囲を支持するように形成されている。
【００５４】
第１の支持面２５ａは、小径部１７ａ、１７ｂの周面の鉛直上方を基準とした反時計回りの回転角で、１８０度から３６０度の範囲にわたって各小径部１７ａ、１７ｂを支持するように形成されている。同様に、第２の支持面２５ｂは、時計回りの回転角で、０度から１８０度の範囲にわたって各小径部１７ａ、１７ｂを支持するように形成されている。
【００５５】
流路２５ｃは、スクリュ支持部１５の内部における、各小径部１７ａ、１７ｂの上方の空間及び下方の空間によって構成されている。また、スクリュ支持部１５の上部及び下部には、スクリュ１１、１２を間に挟んで一組のゲートプレート２７が鉛直方向に移動可能に設けられている。ゲートプレート２７は、小径部１７ａ、１７ｂの直径に対応する円弧状の切り欠き部を有している。流路２５ｃは、小径部１７ａ、１７ｂに対して一組のゲートプレート２７が鉛直方向に移動することで開閉され、樹脂材の流量が調節される。
【００５６】
上述したように、第１のスクリュ支持部１５ａと第２のスクリュ支持部１５ｂは、構造が同一であるため、以下、単にスクリュ支持部１５と称した場合には、第１のスクリュ支持部１５ａと第２のスクリュ支持部１５ａを含めて指していることとする。同様に、第１及び第２のスクリュ１１、１２が有する第１の小径部１７ａと、第１及び第２のスクリュ１１、１２が有する第２の小径部１７ｂは、構成が同一であるため、以下、単に小径部１７と称した場合にも、第１の小径部１７ａと第２の小径部１７ｂを含めて指していることとする。
【００５７】
次に、上述した第１及び第２のスクリュ支持部には、鉛直上方及び鉛直下方にそれぞれ配置された一組のゲートプレート２７を備えて構成されたが、例えば、スクリュ支持部の鉛直下方のみにゲートプレートが配置されてもよい。
【００５８】
図４に、実施形態における、スクリュ支持部の他の構成例を説明するための模式図を示す。図４に示すように、スクリュ支持部２８は、第１のスクリュ１１を回転可能に支持する第１の支持面２９ａと、第２のスクリュ１２を回転可能に支持する第２の支持面２９ｂと、各スクリュ１１、１２によって搬送された樹脂材が通る流路２９ｃと、を有している。
【００５９】
第１及び第２の支持面２９ａ、２９ｂは、各小径部１７ａ、１７ｂの全周のほぼ３／４の範囲を支持するように形成されている。そして、スクリュ支持部２８の下方は、第１の支持面２９ａと第２の支持面２９ｂが、第１のスクリュ１１の小径部１７ａ（１７ｂ）と、第２のスクリュ１２の小径部１７ａ（１７ｂ）との間の位置で、連続して形成されている。
【００６０】
第１の支持面２９ａは、小径部１７ａ、１７ｂの周面の鉛直上方を基準とした反時計回りの回転角で、９０度から３６０度の範囲にわたって各小径部１７ａ、１７ｂを支持するように形成されている。同様に、第２の支持面２９ｂは、時計回りの回転角で、０度から２７０度の範囲にわたって各小径部１７ａ、１７ｂを支持するように形成されている。
【００６１】
流路２９ｃは、スクリュ支持部２７の内部における、各小径部１７ａ、１７ｂの上方の空間によって構成されている。そして、スクリュ支持部２８の上部には、ゲートプレート２７が鉛直方向に移動可能に設けられている。ゲートプレート２７は、小径部１７ａ、１７ｂの直径に対応する円弧状の切り欠き部を有している。流路２９ｃは、小径部１７ａ、１７ｂに対してゲートプレート２７が鉛直方向に移動することで開閉され、樹脂材の流量が調節される。
【００６２】
図２及び図４に示したスクリュ支持部１５、２７の構成は、第１のスクリュ支持部と第２のスクリュ支持部のどちらに適用されてもよい。上述した第１及び第２のスクリュ支持部には、隣接する位置にゲートプレート２７が配置されたが、ゲートプレートは、第２のスクリュ支持部に隣接する位置に配置されなくてもよい。以下、第２のスクリュ支持部の他の構成例について図面を参照して説明する。
【００６３】
図５に、実施形態における、第２のスクリュ支持部の他の構成例の模式図を示す。図５に示すように、第２のスクリュ支持部３０は、第１のスクリュ１１を回転可能に支持する第１の支持面３１ａと、第２のスクリュ１２を回転可能に支持する第２の支持面３１ｂと、各スクリュ１１、１２によって搬送された樹脂材が通る流路３１ｃと、を有している。
【００６４】
第１及び第２の支持面３１ａ、３１ｂは、小径部１７ｂの全周の１／２の範囲を支持するように形成されている。第１の支持面３１ａは、小径部１７ｂの周面の鉛直上方を基準とした反時計回りの回転角で、１８０度から３６０度の範囲にわたって各小径部１７ｂを支持するように形成されている。同様に、第２の支持面３１ｂは、時計回りの回転角で、０度から１８０度の範囲にわたって小径部１７ｂを支持するように形成されている。流路３１ｃは、第２のスクリュ支持部３０の内部に設けられたシリンダ１３の内面と、小径部１７ｂとの間の空間によって構成されており、小径部１７ｂの上方及び下方にそれぞれ設けられている。
【００６５】
図６に、実施形態の二軸スクリュ押出機１が備える第２のスクリュ支持部の他の構成例を示す模式図を示す。図６に示すように、第２のスクリュ支持部３２は、第１のスクリュ１１を回転可能に支持する第１の支持面３３ａと、第２のスクリュ１２を回転可能に支持する第２の支持面３３ｂと、各スクリュ１１、１２によって搬送された樹脂材が通る流路３３ｃと、を有している。
【００６６】
第１及び第２の支持面３３ａ、３３ｂは、図４に示したスクリュ支持部２８と同様に、各小径部１７ａ、１７ｂの全周のほぼ３／４の範囲を支持するように形成されている。そして、スクリュ支持部３２の下方は、第１の支持面３３ａと第２の支持面３３ｂが、第１のスクリュ１１の小径部１７ｂと、第２のスクリュ１２の小径部１７ｂとの間の位置で、連続して形成されている。
【００６７】
第１の支持面３３ａは、小径部１７ｂの周面の鉛直上方を基準とした反時計回りの回転角で、９０度から３６０度の範囲にわたって小径部１７ｂを支持するように形成されている。同様に、第２の支持面３３ｂは、時計回りの回転角で、０度から２７０度の範囲にわたって小径部１７ｂを支持するように形成されている。
【００６８】
流路３３ｃは、スクリュ支持部３２の内部に設けられたシリンダ１３の内面と、各小径部１７ｂとの間の空間によって構成されており、小径部１７ｂの上方に設けられている。
【００６９】
図７に、実施形態の二軸スクリュ押出機１における第２のスクリュ支持部の他の構造の模式図を示す。図７に示すように、第２のスクリュ支持部３４は、第１のスクリュ１１を支持する回転可能に第１の支持面３５ａと、第２のスクリュ１２を支持する回転可能に第２の支持面３５ｂと、各スクリュ１１、１２によって搬送された樹脂材が通る流路３５ｃと、を有している。
【００７０】
第１及び第２の支持面３５ａ、３５ｂは、小径部１７ｂの全周のほぼ１／２の範囲を支持するように形成されている。第１の支持面３５ａは、小径部１７ｂの周面の鉛直上方を基準とした反時計回りの回転角で、１８０度から３６０度の範囲にわたって小径部１７ｂを支持するように形成されている。同様に、第２の支持面３５ｂは、時計回りの回転角で、０度から１８０度の範囲にわたって小径部１７ｂを支持するように形成されている。
【００７１】
また、第２のスクリュ支持部３４は、第１の支持面３５ａと第２の支持面３５ｂが、直線状の内面を介して連続して形成されている。これによって、第２のスクリュ支持部３４は、図３に示した構成に比べて流路３５ｃが小さく形成されているが、第１及び第２の支持面３５ａ、３５ｂを含めた内面の加工性が向上されている。
【００７２】
流路３５ｃは、第２のスクリュ支持部３４の内部における、小径部１７ｂの間の上方及び下方の空間によって構成されている。
【００７３】
図８に、実施形態の二軸スクリュ押出機１における第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部１７ａ、１７ｂを説明するための図を示す。図８において、（ａ）に小径部１７ａ、１７ｂの断面図を示し、（ｂ）に小径部１７の平面図を示す。なお、図８において、第１及び第２のスクリュは、矢印方向である反時計回りに回転するものとする。
【００７４】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１及び第２のスクリュ１１、１２の各小径部１７は、直径がフライト山頂部１１ａ、１２ａの直径よりも小さい円柱状に形成されている。
【００７５】
以上のように構成された二軸スクリュ押出機１について、第１及び第２のスクリュ支持部１５ａ，１５ｂの動作を説明する。
【００７６】
まず、二軸スクリュ押出機１は、シリンダ１３の供給口１３ａから樹脂材が供給され、シリンダ１３内で第１及び第２のスクリュ１１、１２が回転することによって、樹脂材を上流側搬送部２１から可塑化混練部２２に搬送し、可塑化混練部２２で混練された樹脂材を、下流側搬送部２３によって搬送し、排出口１３ｃから押し出す。
【００７７】
スクリュ支持部１５は、第１及び第２の支持面２５ａ、２５ｂによって、回転しながらフライト山頂部１１ａ、１２ａが互いに接する第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部１７を回転可能に支持している。これによって、スクリュ支持部１５は、２つのスクリュ１１、１２間で生じるサイドフォースの影響で、上流側搬送部２１の側の端部を支点、可塑化混練部２２を力点として、下流側搬送部２３の側の端部に大きく生じるたわみに伴って各スクリュ１１、１２がシリンダ１３の内面と接触して摩耗することが抑えられている。
【００７８】
次に、第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部の他の構成例ついて図面を参照して説明する。
【００７９】
図９に、実施形態の二軸スクリュ押出機１における第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部の他の構成例を説明するための図を示す。図９において、（ａ）に小径部の断面図を示し、（ｂ）に小径部の平面図を示す。なお、図９において、第１及び第２のスクリュ１１、１２は、矢印方向である反時計回りに回転するものとする。また、他の構成例の小径部は、第１及び第２の小径部のどちらに適用されてもよい。
【００８０】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部３６は、直径がフライト山頂部１１ａ、１２ａの直径よりも小さい円柱状に形成されている。小径部３６の周面には、小径部３６の軸方向と平行に複数の溝４１が直線状に形成されており、複数の溝４１が、小径部３６の周方向に所定の間隔をあけて配置されている。複数の溝４１は、樹脂材が流れる流路として機能し、スクリュ支持部１５における樹脂材の流動性を高めることが可能になる。
【００８１】
また、溝４１は、スクリュ支持部１５における樹脂材の流動性を確保する観点を考慮して、所定の数の溝が、所定のピッチ、所定の幅、深さで形成されている。
【００８２】
図１０に、実施形態の二軸スクリュ押出機における第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部の更に他の構成例を説明するための図を示す。図１０において、（ａ）に小径部の断面図を示し、（ｂ）に小径部の平面図を示す。なお、図１０において、第１及び第２のスクリュ１１、１２は、矢印方向である反時計回りに回転するものとする。
【００８３】
なお、以下に説明する他の構成例の小径部は、溝の構成のみが、図９に示した小径部３５の溝４１と異なっている。このため、他の構成例では、溝についてのみ簡単に説明する。
【００８４】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部３７の周面には、複数の溝４２が螺旋状に形成されており、複数の溝４２が、小径部３７の周方向に所定の間隔をあけて配置されている。そして、小径部３７は、溝４２の長手方向が、軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜されている点が、図９に示した小径部３６の溝４１と異なっている。小径部３７の溝４２は、小径部３７の軸周りに対して、スクリュ１１、１２の回転方向と同一方向に捻られて形成されている。
【００８５】
図１１に、実施形態の二軸スクリュ押出機における第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部の更に他の構成例を示す図である。図１１において、（ａ）に小径部の断面図を示し、（ｂ）に小径部の平面図を示す。
【００８６】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第１及び第２のスクリュ１１、１２の小径部３８の周面には、複数の溝４３が螺旋状に形成されており、複数の溝４３が、小径部３８の周方向に所定の間隔をあけて配置されている。また、小径部３８は、図１０に示した構成例と同様に、溝４３の長手方向が、軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜されている。そして、小径部３８は、小径部３８の軸方向に対して溝４３の長手方向が傾斜する向きが、図１０に示した小径部３７の溝４２と異なっており、小径部３８の軸周りに対して、スクリュ１１、１２の回転方向と逆方向に捻られて形成されている。
【００８７】
上述した各構成例の小径部において、スクリュ支持部１５の各支持面２５ａ、２５ｂによって支持される面積を大きく確保し、スクリュ１１、１２のたわみを抑える観点からは、図９に示した小径部３６が、図１０に示した小径部３７、図１１に示した小径部３８よりも面積が大きく、好ましい。一方、各構成例の小径部において、スクリュ支持部１５における樹脂材の流動性を高める観点からは、図１１に示した小径部３８、図９に示した小径部３６、図１０に示した小径部３７の順に流動性が高く、好ましい。
【００８８】
次に、スクリュの摩耗に関して、スクリュ１１、１２を支持するスクリュ支持部１５を備える実施形態の構成と、スクリュ支持部を備えない従来の構成とを比較する。
【００８９】
二軸スクリュ押出機（日本製鋼所製）において、直径６９ｍｍ、小径部１７の直径４４ｍｍ〜５５ｍｍの円柱状のスクリュを用いて比較を行った。スクリュの摩耗の指標として、上述した（ＦＶ／Ａ）を用いた。（ＦＶ／Ａ）の値が高い程、スクリュの摩耗が早く進行することになる。
【００９０】
図１２に、小径部１７を有する各第１及び第２のスクリュ１１、１２をスクリュ支持部１５で支持する構造に関して、スクリュ１１（１２）の総（Ｌ／Ｄ）と（ＦＶ／Ａ）との関係を説明するための図を示す。図１２において、横軸が、スクリュ１１（１２）の総（Ｌ／Ｄ）を示し、縦軸が、スクリュ１１（１２）の小径部１７を支持するスクリュ支持部１５を用いていない従来の構造の（ＦＶ／Ａ）を「１」としたときの（ＦＶ／Ａ）の比率を示している。なお、総（Ｌ／Ｄ）は、スクリュ１１、１２の小径部１７の長さをＬ、フライト山頂部に対向するシリンダ１３の内径をＤとしたときに、１つのスクリュ１１（１２）を支持する各スクリュ支持部における（Ｌ／Ｄ）の合計値である。すなわち、総（Ｌ／Ｄ）は、第１のスクリュ支持部での（Ｌ／Ｄ）と、第２のスクリュ支持部での（Ｌ／Ｄ）との合計値である。
【００９１】
また、図１２において、図２及び図３に示したように第１及び第２の支持面２５ａ、２５ｂを有するスクリュ支持部１５を用いた構造を「□」で示し、図４に示したように第１及び第２の支持面２９ａ、２９ｂを有するスクリュ支持部２８を用いた構造を「△」で示す。
【００９２】
図１２に示すように、スクリュ支持部１５を用いた場合には、（ＦＶ／Ａ）が「１」よりも小さくなる範囲、すなわち総（Ｌ／Ｄ）が０．６８よりも大きい範囲に設定することで、スクリュ１１、１２のたわみを抑え、スクリュ１１、１２の摩耗を防ぐ効果を得ることができる。また、スクリュ支持部２８を用いた場合には、（ＦＶ／Ａ）が「１」よりも小さくなる範囲、すなわち総（Ｌ／Ｄ）が０．４５よりも大きい範囲に設定することで、スクリュ１１、１２のたわみを抑え、スクリュ１１、１２の摩耗を防ぐ効果を得ることができる。
【００９３】
なお、スクリュやシリンダの加工を含めた製作上の観点から、１つのスクリュ支持部の（Ｌ／Ｄ）の値は、３．５以下に設定することが好ましい。
【００９４】
また、本実施形態では、第１及び第２のスクリュ支持部を備えて構成されたが、スクリュ支持部の個数を限定するものではなく、少なくとも１つのスクリュ支持部を備えることにより、第１及び第２のスクリュ１１、１２に生じるたわみを抑制する効果を得ることができる。
【００９５】
最後に、スクリュ支持部の内部において、第１の支持面及び第２の支持面を形成する範囲について説明する。
【００９６】
図１３に、スクリュ支持部において、第１のスクリュ１１の小径部１５を支持する第１の支持面、及び第２のスクリュ１２の小径部１５を支持する第２の支持面を説明するための模式図を示す。
【００９７】
図１３に示すように、スクリュ支持部４５において、第１及び第２の支持面４６ａ、４６ｂは、水平面４７を挟んでこの水平面４７に対して等しく傾斜された２つの傾斜面がなす角度１２０度の範囲にわたって少なくとも形成されている。
【００９８】
なお、スクリュ支持部４５において、第１及び第２の支持面４６ａ、４６ｂを形成する範囲を大きくすることで、スクリュ１１、１２の小径部１５を支持する範囲が大きくなるので、スクリュ１１、１２のたわみを抑える効果が高められる。一方、スクリュ支持部４５での樹脂材の流動性を考慮すると、第１及び第２の支持面４６ａ、４６ｂを小さくし、流路を大きく確保することが好ましい。このため、スクリュ支持部の各支持面の範囲、支持面を含む内面の形状は、スクリュ１１、１２のたわみを抑制する観点と、スクリュ支持部における樹脂材の流動性を十分に確保する観点から、適宜設定される。
【００９９】
上述したように、実施形態の二軸スクリュ押出機１は、第１及び第２のスクリュ１１、１２が有する第１の小径部１７ａを支持する第１のスクリュ支持部１５ａと、第１及び第２のスクリュ１１、１２が有する第２の小径部１７ｂを支持する第２のスクリュ支持部１５ｂと、を備える。これにより、各スクリュ支持部１５ａ、１５ｂによって第１及び第２のスクリュ１１、１２の各小径部１１ａ、１２ａが支持されることで、第１及び第２のスクリュ１１、１２の回転状態に伴って生じるたわみが抑えられ、第１及び第２のスクリュ１１、１２のフライト山頂部１１ａ、１２ａの摩耗を低減することができる。
【０１００】
加えて、本実施形態では、第１及び第２のスクリュ１１、１２のフライト山頂部１１ａ、１２ａの摩耗が抑えられ、摩耗したスクリュ支持部１５ａ、１５ｂのみをメンテナンス時に交換し、スクリュ１１、１２の交換部品の個数が少なくなるので、メンテナンス作業のコストを低減することができる。
【０１０１】
また、実施形態の二軸スクリュ押出機１によれば、第１及び第２のスクリュ１１、１２の摩耗が抑制されるので、各スクリュ１１、１２によって樹脂材を適正に押し出すことが可能になり、樹脂材がベント１３ｂから溢れ出すことを防ぎ、生産性の低下を防ぐことができる。
【０１０２】
なお、実施形態では、第１及び第２のスクリュ１１、１２が、同一方向に回転されるように構成されたが、第１及び第２のスクリュが異なる方向に回転する構成に適用されてもよく、実施形態と同様に、スクリュに生じるたわみを抑える効果を得ることができる。
【０１０３】
加えて、２つのスクリュが回転しながら互いに接しない構成であっても、シリンダ内で、２つのスクリュの対向間に挟み込まれた樹脂材によって、上述したサイドフォースと同様の力が生じている。このため、２つのスクリュが接しない構成や、２つのスクリュのフライト山頂部の噛み合い状態の大きさにかかわらずに、本発明におけるスクリュ支持部が用いられて好適であり、スクリュに生じる撓みを抑え、フライト山頂部の摩耗を防ぐ効果を同様に得ることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  二軸スクリュ押出機
１１  第１のスクリュ
１１ａ  フライト山頂部
１２  第２のスクリュ
１２ａ  フライト山頂部
１３  シリンダ
１５ａ  第１のスクリュ支持部
１５ｂ  第２のスクリュ支持部
１７ａ  第１の小径部
１７ｂ  第２の小径部
２５ａ  第１の支持面
２５ｂ  第２の支持面
２５ｃ  流路
Δ  間隙
【図１】
0005531059.tif 000002
【図２】
0005531059.tif 000003
【図３】
0005531059.tif 000004
【図４】
0005531059.tif 000005
【図５】
0005531059.tif 000006
【図６】
0005531059.tif 000007
【図７】
0005531059.tif 000008
【図８】
0005531059.tif 000009
【図９】
0005531059.tif 000010
【図１０】
0005531059.tif 000011
【図１１】
0005531059.tif 000012
【図１２】
0005531059.tif 000013
【図１３】
0005531059.tif 000014
【図１４】
0005531059.tif 000015
【図１５】
0005531059.tif 000016
【図１６】
0005531059.tif 000017